CRÉDITOS PARA:
-Ana Lozovey
-Rafael Rick
1. Introdução
O setor da construção civil tem imenso peso na economia. Com o atual cenário
econômico competitivo e a todo vapor, impulsionado principalmente pelo mercado
da construção civil, sai na frente quem consegue diminuir o custo da obra,
mantendo-se a alta qualidade esperada tanto pelo cliente/consumidor quanto pela
concorrência, suficiente para acirrar a disputa pelo seu espaço no mercado e na
economia. O que acontece é que para a diminuição do custo das obras mantendo a
qualidade íntegra final, deve-se fazer avaliação dos projetos por ora
contratados, realizando acompanhamento desde a fase de criação e
desenvolvimento dos projetos. Um projeto arquitetônico bem estudado e definido,
por exemplo, com relação e especificações dos materiais a serem empregados,
juntamente de um projeto estrutural com relação de materiais e quantitativo
estudados previamente. As quantidades/consumos de materiais são determinadas
pelo projeto estrutural, que geram os quantitativos de aço e concreto. Esses
quantitativos representam cerca 20% do custo total da obra. A escolha dos
projetos de boa técnica proporciona viabilidade econômica, além de eficácia e
rapidez em obra. A evolução dos projetos arquitetônicos e da consolidação dos
novos conceitos de gerenciamento de obras e qualidade das construções agrava a
necessidade de soluções mais sofisticadas e racionais dos projetos estruturais.
O avanço da tecnologia permitiu a produção de concretos de maiores
resistências, e em conseqüência disto, abriu-se um leque de opções na área de
cálculo das estruturas, modificando conceitos de projeto, deixando os
projetistas com maiores propostas e alternativas de uso de materiais. Com esta
evolução, o mercado imobiliário passou a estimular o uso de peças mais
esbeltas, construções mais arrojadas; fato que também exigiu maiores
desempenhos e maiores resistências para concretos empregados nas construções.
Estudos da variação do fck (resistência à compressão) do concreto, durante
elaboração e desenvolvimento do projeto estrutural, conseguem avaliar a diminuição
do consumo de aço ou aço e concreto. Como a diminuição do custo das obras está
diretamente ligada com o consumo de materiais empregados nas obras, é de suma
importância a análise dos quantitativos de concreto e aço. Este trabalho tem
com objetivo avaliação de ordens de grandeza da minimização do consumo de aço e
aço e concreto, variando-se o fck do concreto. São utilizados fck de 25, 35 e
50 MPa. A NBR 6118(2007) – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento,
regulamenta concretos de resistência de até 50 MPa. Por este motivo, este
trabalho contempla fck máximo de 50 MPa. As seções dos pilares foram reduzidas
o máximo possível, sendo limitadas pelo seu dimensionamento e deslocamento
horizontal no topo da estrutura. É importante a diminuição da seção dos pilares
para ganho de áreas, principalmente nas garagens. No cálculo foi alterado fck
de toda a estrutura, porém, foram mantidas as dimensões de lajes e vigas, e não
foi estudado o consumo de aço; pois estes elementos sofrem poucas alterações no
dimensionamento com a modificação do fck.
2. Descrição das edificações
2.1 Modelo A
O modelo A refere-se a um edifício residencial composto por 03 apartamentos
tipo em cada pavimento, e pé direito igual a 2,62 m. Para este estudo foi
considerado um total de 12 pavimentos iguais, sendo a área do pavimento igual a
285,50 m2 e a área total de 3.426,00 m2. A figura 1 abaixo representa a planta
de forma do modelo A.
Figura 1 – Planta de forma do modelo A.
2.2 Modelo B
Foi utilizado um projeto arquitetônico de edifício residencial, considerando
para este estudo que a edificação possua 12 pavimentos, cada pavimento com área
de 408,30 m2, totalizando 4.899,60 m2 de área construída. Edifício composto por
04 apartamentos tipo em cada pavimento e pé direito igual a 3,06 m. A figura 2
mostra a planta de forma do modelo B.
Figura 2 – Planta de forma do modelo B.
2.3 Modelo C
Edifício composto por 04 apartamentos tipo em cada pavimento, e uma área de
463,30 m2 por pavimento tipo. Para este estudo o modelo C possui 30 pavimentos,
2,75 m de pé direito, e uma área total de 13.899,00 m2. A figura 3 abaixo
representa a planta de forma do modelo C.
Figura 3 – Planta de forma do modelo C.
2.4 Modelo D
Para o modelo D foi utilizado projeto arquitetônico de um edifício residencial
composto por 04 apartamentos tipo por pavimento, e pé direito de 2,75 m. Para
este estudo foi considerado um total de 30 pavimentos, sendo sua área total de
473,70 m2, e área total igual a 14.211,00 m². Edifício composto por 04
apartamentos tipo em cada pavimento. A figura abaixo representa a planta de
forma do modelo D.
Figura 4 – Planta de forma do modelo D.
3. Metodologia empregada
Os modelos já descritos (modelos A, B, C e D) foram dimensionados com concretos
de fck 25, 35 e 50 MPa, com auxílio do programa EBERICK V6 GOLD. Primeiramente
foi dimensionado o modelo A com fck igual a 25 MPa, gerando um consumo de aço e
concreto. Mantendo-se as seções dos pilares, o mesmo modelo foi dimensionado
com uso de concreto de fck 35 MPa, e em seguida com concreto fck igual a 50
MPa. Com a mesma metodologia do modelo A, foram dimensionados os modelos B, C e
D. Ao final desta etapa, fez-se comparação dos consumos de aço e concreto dos
modelos. Esses modelos são chamados de A1, B1, C1 e D1.
Na etapa seguinte os modelos foram dimensionados de forma a reduzir as seções
dos pilares. O critério adotado para diminuição das seções foi pelas menores
taxas de armadura, a fim de igualar os deslocamentos horizontais aos modelos
A1-25, B1-25, C1-25 e D1-25. Esses modelos, com alterações das seções dos
pilares, são chamados de A2, B2, C2 e D2. Quanto aos carregamentos, de acordo
com a NBR 6120(1980) são utilizadas cargas acidentais de 1,5 kN/m2 para
dormitórios, sala, copa, cozinha e banheiro, 2,0 kN/m2 para despensa, área de
serviço e lavanderia, e 3,0 kN/m2 para as áreas comuns do pavimento tipo, como
escadas e os halls de entrada. O vento foi calculado de acordo com a NBR
6123(1988) – Forças devido ao vento em edificações. É considerada para este
estudo velocidade básica do vento, em todos os modelos, de 40m/s. A NBR
6118(2007) descreve que “Na análise estrutural deve ser considerada a
influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a
segurança da estrutura em exame, levando-se em conta os possíveis estados
limites últimos e os de serviço.” Segundo AltoQi (www.altoqi.com.br/produtos/eberick/características), o dimensionamento dos pilares
é feito pelo processo da linha neutra, que leva em conta, inclusive, a posição
das armaduras. Por esse processo, são traçados diagramas de interação entre os
momentos resistentes e solicitantes de cálculo, para cada combinação, tornando
o dimensionamento mais seguro. Cita ainda que o dimensionamento das seções dos
pilares e a escolha das armaduras podem ser feitos por pavimento ou por lance
de pilar. O Eberick V6 GOLD utiliza dois processos para determinação dos
efeitos locais de 2ª ordem, podendo ser feita por métodos aproximados. São
eles: o Método do pilar-padrão com curvatura aproximada que calcula
“e2” por este critério para pilares não retangulares; e o Método do
pilar-padrão com rigidez k aproximada, que calcula “e2” por este
critério para pilares retangulares.
4. Resultados obtidos
Tabela 1 – Dimensões dos pilares do modelo A.
Tabela 2 – Dimensões dos pilares do modelo B.
Tabela 3 – Dimensões dos pilares do modelo C
Tabela 4 – Dimensões dos pilares do modelo D.
Tabela 5 – Consumos de aço para os modelos A1, B1, C1 e D1.
Figura 5 – Consumos de aço para os modelos A1, B1, C1 e D1.
Tabela 6 – Consumos de aço e concreto para o modelo A.
Figura 6 – Consumos de aço e concreto para o modelo A.
Tabela 7 – Consumos de aço e concreto para o modelo B.
Figura 7 – Consumos de aço e concreto para o modelo B.
Tabela 8 – Consumos de aço e concreto para o modelo C.
Figura 8 – Consumos de aço e concreto para o modelo C.
Tabela 9 – Consumos de aço e concreto para o modelo D.
Figura 9 – Consumos de aço e concreto para o modelo D.
Tabela 10 – Resumo dos consumos de aço e concreto.
6. Conclusões
A partir das tabelas com os resultados de consumo de aço e concreto para cada
modelo, foram gerados gráficos considerando consumos de 100% para os modelos
originais, ou seja, os modelos com uso de concreto de fck igual a 25 MPa. A
redução do consumo de aço para os modelos sem diminuição de seção dos pilares
variou de 28,1% a 35,9% para concreto de fck igual a 35 MPa, e de 31,8% a 42,5%
para concreto de fck igual a 50 MPa, não havendo grandes diferenças entre os
modelos de 12 para 30 pavimentos. Para os modelos com redução das seções dos
pilares, com uso de concreto de fck igual a 35 MPa, obteve-se variação do
consumo de aço de 19,9% a 30,1%; e variação do consumo de concreto 10,3% entre
15,9%. Já para os modelos com uso de concreto de fck igual a 50 MPa, a redução
do consumo de aço variou de 33,3% a 44,1% e a redução de concreto variou de 20%
a 31,4%. Nesta etapa, com os modelos com diminuição de seção dos pilares,
também não se obteve grandes variações entre os modelos de 12 para 30
pavimentos. A redução do consumo de aço para os modelos com 50 MPa foi maior
após a diminuição da seção dos pilares. Isso se deve ao fato de que nestes
modelos sem redução dos pilares o dimensionamento resultou em armadura mínima
preconizada pela NBR 6118(2207) – Projeto de estruturas de concreto armado.
Como ordem de grandeza, a redução do consumo de aço para os modelos sem
diminuição de seção dos pilares foi de aproximadamente 32% para fck 35 MPa, e
37% para fck 50 MPa. Enquanto que para os modelos com diminuição da seção dos
pilares, a redução do consumo de aço foi de 25% e redução do consumo de
concreto foi de 13% ambos para fck 35 MPa; a redução do consumo de aço foi de
39% e a redução do consumo de concreto foi de 26% para os modelos com fck 50
MPa.
7. Referências
ALTOQI. www.altoqi.com.br/produtos/eberick/características.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT: NBR 6118. Projeto de estruturas
de concreto armado. Rio de Janeiro, RJ, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT: NBR 6120. Cargas para o cálculo
de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, RJ, 1980.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, ABNT: NBR 6123. Forças devido ao
vento em edificações. Rio de Janeiro, RJ, 1987.
CARVALHO, R. C. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado.
Vol 2, São Paulo: PINI, 2000.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais.
São Paulo: PINI, 1994.
NEVILLE, A M. Propriedades do concreto. São Paulo: PINI, 1997.
ROCHA, A. M.. Concreto armado. Vol 3, São Paulo: Nobel, 1991.
